CN214307711U - 制冷与热泵集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及供热系统技术领域，特别是涉及一种制冷与热泵集成系统。该制冷与热泵集成系统包括制冷循环路、供热循环路、水循环路、热泵循环路、第一换热器、第二换热器以及第三换热器；制冷循环路与供热循环路之间通过第一换热器进行热量交换，供热循环路能够吸收制冷循环路的热量；水循环路与供热循环路之间通过第二换热器进行热量交换，水循环路能够回收供热循环路的部分热量；热泵循环路与水循环路之间通过第三换热器进行热量交换，热泵循环路能够吸收水循环路的热量，并将热量传递给外界水流。本实用新型的优点在于：集制冷与制热为一体、能源利用率高且运行成本低。

Description

制冷与热泵集成系统

技术领域

本实用新型涉及供热系统技术领域，特别是涉及一种制冷与热泵集成系统。

背景技术

在屠宰、水产、食品加工等行业中，通常对制冷及制热需求是同时存在的，制冷系统用于食品加工储存，制热系统用于屠宰脱毛、蒸煮加热、消毒、生活热水等环节。

但现有制冷系统及制热系统采用独立系统，需要不同人员对系统运行进行维护，同时，部分工程中会采用锅炉制热，导致能源消耗严重，节能环保性差、运行费用高；并且，通常采用的传统氟利昂热泵进行制热，最高制热温度仅约为65℃，不能满足部分生产用高温热水的需求。

实用新型内容

有鉴于此，针对上述技术问题，有必要提供一种集制冷与制热为一体、能源利用率高且运行成本低的制冷与热泵集成系统。

为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种制冷与热泵集成系统，包括制冷循环路、供热循环路、水循环路、热泵循环路、第一换热器、第二换热器以及第三换热器；所述制冷循环路与所述供热循环路之间通过所述第一换热器进行热量交换，所述供热循环路能够吸收所述制冷循环路的热量；水循环路与所述供热循环路之间通过所述第二换热器进行热量交换，所述水循环路能够回收所述供热循环路的部分热量；所述热泵循环路与所述水循环路之间通过所述第三换热器进行热量交换，所述热泵循环路能够吸收所述水循环路的热量，并将热量传递给外界水流。

在本申请中，通过将制冷循环路与供热循环路结合以形成复叠系统，供热循环路能够吸收制冷循环路的热量，以使制冷循环路能够与外界进行换热，并向外界提供所需的冷量；同时，复叠系统通过第二换热器与水循环路进行热量交换，水循环路能够将供热循环路中部分热量回收，且因水循环路中水的温度能够保持相对稳定的状态，以起到稳定系统的作用；热泵循环路能够通过第三换热器将水循环路的热量吸收，并将热量传递给外界水流，以供屠宰脱毛、蒸煮加热、消毒、生活热水等的使用，无需分别设置独立的系统进行控制，从而减少投资、便于系统维护，同时，能够提高制冷与热泵集成系统的利用率，降低运行成本。

在其中一个实施例中，所述供热循环路包括冷凝器，所述第二换热器与所述冷凝器并联连接，所述供热循环路的热量一部分流至所述冷凝器散热，另一部分进入所述第二换热器内与所述水循环路进行热量交换。

如此设置，第二换热器并不能将供热循环路的热量完全回收利用，冷凝器用于同时保证供热循环路的剩余热量的散热，并且能够使供热循环路吸收制冷循环路的热量，以维持制冷循环路的冷量。

在其中一个实施例中，所述热泵循环路包括第一气液分离器、回油电磁阀、回热器以及第一压缩机，所述第一气液分离器进口与所述第三换热器连接，所述第一气液分离器出油口与所述回热器连接，所述回油电磁阀安装于所述出油口与所述回热器之间，所述第一气液分离器内的冷冻油经所述回热器换热进入所述第一压缩机。

如此设置，因第一气液分离器下部的制冷剂液体易有冷冻油沉积，通过回油电磁阀及回热器的设置可以保证系统回油，提高系统的能效；回油电磁阀与控制器连接，当控制器收到第一压缩机缺油的信号时，控制器能够控制回油电磁阀打开进行回油，使制冷剂液体与气体一同进入回热器中，在回热器中与高温二氧化碳制冷剂进行热量交换，从而使第一压缩机中制冷剂吸热温度升高，利于系统进行回油，当第一压缩机内油位升至正常水平时，控制器控制回油电磁阀关闭，从而提高系统的使用寿命。

在其中一个实施例中，所述制冷与热泵集成系统还包括供水管、出水管以及第四换热器，所述供水管与所述出水管分别与所述第四换热器连接，以使所述供水管内的水经所述第四换热器与所述热泵循环路进行换热。

如此设置，外界水流经供水管与热泵循环路进行热量交换，通过吸收热量使水流升温，再从出水管内流出，以满足高温热水的需求。

在其中一个实施例中，所述供热循环路包括第一储液器、第一膨胀阀以及第二压缩机，所述第一储液器进口分别与所述冷凝器、所述第二换热器连接，所述第一膨胀阀串联连接于所述第一换热器与所述第一储液器出口之间，所述第二压缩机进口与所述第一换热器连接，所述第二压缩机出口分别与所述冷凝器进口、所述第二换热器连接，所述冷凝器出口与所述第一储液器进口连接。

如此设置，以使供热循环路正常运行，并通过第一储液器供给制冷循环路所需的冷量，通过第一换热器与制冷系统进行热量交换。

在其中一个实施例中，所述供热循环路还包括第二气液分离器，所述第二气液分离器设于所述第一换热器与所述第二压缩机进口之间。

如此设置，通过设置第二气液分离器将气态与液态的制冷剂进行充分分离，并容纳液态的制冷剂，防止液态的制冷剂对第二压缩机造成液击；从而设置第二气液分离器来提高系统的运行效率。

在其中一个实施例中，所述供热循环路还包括第一油分离器，所述第一油分离器进口与所述第二压缩机出口连接，所述第一油分离器出口分别与所述冷凝器、所述第二换热器连接。

如此设置，因制冷剂经过第二压缩机时，会带走第二压缩机内部分的润滑油，润滑油随制冷剂会一起进入冷凝器和第一换热器，导致在冷凝器和第一换热器的传热壁面上凝成一层油膜，使热阻增大，从而会使冷凝器和第一换热器的传热效果降低，影响对制冷循环路的制冷效果，故设置第一油分离器将压缩过后的气态的制冷剂中的润滑油分离，以保证制冷剂的制冷效果。

在其中一个实施例中，所述制冷循环路包括第二储液器、第二膨胀阀以及第三压缩机；所述第二储液器进口与所述第一换热器连接，所述第二膨胀阀串联连接于所述第二储液器出口与所述第三压缩机进口之间，所述第三压缩机出口与所述第一换热器连接。

如此设置，使制冷循环路正常运行，并通过第二储液器供给外界所需的冷量。

在其中一个实施例中，所述制冷循环路还包括第二油分离器，所述第二油分离器安装于所述第三压缩机出口与所述第一换热器之间。

如此设置，通过第二油分离器将第三压缩机压缩过后的气态的制冷剂中的润滑油分离，从而保证制冷剂的制冷效果。

在其中一个实施例中，所述制冷循环路还包括低压循环桶、制冷泵以及冷风机，所述低压循环桶进液口与所述第二储液器出口连接，所述低压循环桶出口与所述制冷泵进口连接，所述制冷泵出口与所述冷风机进口连接，所述冷风机出口与所述低压循环桶回液口连接，所述低压循环桶供气口与所述第三压缩机进口连接。

如此设置，制冷剂从第二储液器流入低压循环桶，在通过制冷泵的作用使低压循环桶内的制冷剂流至冷风机，使制冷剂在冷风机中蒸发吸收外界的热量，从而降低温度，达到降温冷冻的效果。

与现有技术相比，本申请提供的一种制冷与热泵集成系统，通过将制冷循环路与供热循环路结合以形成复叠系统，供热循环路能够吸收制冷循环路的热量，以使制冷循环路能够与外界进行换热，并向外界提供所需的冷量；同时，复叠系统通过第二换热器与水循环路进行热量交换，水循环路能够将供热循环路中部分热量回收，且因水循环路中水的温度能够保持相对稳定的状态，以起到稳定系统的作用；热泵循环路能够通过第三换热器将水循环路的热量吸收，并将热量传递给外界水流，以供屠宰脱毛、蒸煮加热、消毒、生活热水等的使用，无需分别设置独立的系统进行控制，从而减少投资、便于系统维护，同时，能够提高制冷与热泵集成系统的利用率，降低系统运行成本。

附图说明

图1为本申请提供的制冷与热泵集成系统的示意图。

图2为图1中A处的局部放大图。

图中，100、制冷与热泵集成系统；10、供热循环路；11、冷凝器；12、第一储液器；13、第一膨胀阀；14、第二压缩机；15、第二气液分离器；16、第一油分离器；17、第一换热器；18、第二换热器；19、第三换热器；20、制冷循环路；21、第二储液器；22、第二膨胀阀；23、第三压缩机；24、第二油分离器；25、低压循环桶；251、进液口；252、回液口；253、供气口；26、制冷泵；27、冷风机；30、水循环路；31、水箱；40、热泵循环路；41、第一气液分离器；411、出油口；412、出气口；42、回油电磁阀；43、回热器；44、第一压缩机；50、供水管；51、出水管；52、第四换热器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实用新型提供一种制冷与热泵集成系统100，该制冷与热泵集成系统100应用于屠宰、水产、食品加工等行业中，来维持冷冻设备所需要的冷量的同时，通过回收系统内的余热来用于屠宰脱毛、蒸煮加热、消毒、生活热水等方面。

但现有制冷系统及制热系统是采用独立的系统，需要不同人员对系统运行进行维护，使投资成本大大增加；同时，部分工程中会采用锅炉制热，导致能源消耗严重、节能环保性差且运行费用高；并且，通常采用的传统氟利昂热泵进行制热，最高制热温度仅约为65℃，不能满足部分生产用高温热水的需求，导致增大系统维护与运行成本，降低了设备的利用率。

请参阅图1，本申请通过设置一种制冷与热泵集成系统100，该制冷与热泵集成系统100包括制冷循环路20、供热循环路10、水循环路30、热泵循环路40、第一换热器17、第二换热器18以及第三换热器19；制冷循环路20与供热循环路10之间通过第一换热器17进行热量交换，通过将制冷循环路20与供热循环路10结合以形成复叠系统，供热循环路10能够吸收制冷循环路20的热量，以使制冷循环路20能够与外界进行换热，并向外界提供所需的冷量；因本申请制冷循环路20中一般采用二氧化碳制冷剂，供热循环路10中采用R507制冷剂，如此复叠系统可以控制二氧化碳制冷剂所产生的压力小于其跨临界压力，从而提高制冷与热泵集成系统100的安全系数；并且，R507制冷剂充注量极小，提高系统的环保性。

水循环路30与供热循环路10之间通过第二换热器18进行热量交换，水循环路30能够将供热循环路10中部分热量回收；且由于制冷循环路20采用二氧化碳制冷剂，二氧化碳处于超临界状态，R507制冷剂和超临界二氧化碳换热时对于第二换热器18的技术要求比较高，故设置水循环路30来稳定系统；同时，水循环路30设有水箱31，水箱31流出的水将供热循环路10部分热量在储存于水箱31中，由于水箱31内水的温度能够保持相对稳定的状态，从而能够起到稳定系统的作用。

热泵循环路40与水循环路30之间通过第三换热器19进行热量交换，热泵循环路40能够通过第三换热器19将水循环路30的热量吸收，并将热量传递给外界水流，以供屠宰脱毛、蒸煮加热、消毒、生活热水等的使用，无需分别设置独立的系统进行控制，从而减少投资、便于系统维护，同时，能够提高制冷与热泵集成系统100的利用率，降低运行成本。

进一步地，供热循环路10包括冷凝器11，第二换热器18与冷凝器11并联连接，供热循环路10的热量一部分流至冷凝器11散热，另一部分进入第二换热器18内与水循环路30进行热量交换，从而使热泵循环路40能够吸收水循环路30的热量来供给外界满足高温热水的需求；因第二换热器18并不能将供热循环路10的热量完全回收利用，冷凝器11用于同时保证供热循环路10的剩余热量的散热，并且能够使供热循环路10吸收制冷循环路20的热量，以维持制冷循环路20的冷量来向外界提供所需的冷量。

如图1所示，供热循环路10包括第一储液器12、第一膨胀阀13以及第二压缩机14，第一储液器12进口分别与冷凝器11、第二换热器18连接，第一膨胀阀13串联连接于第一换热器17与第一储液器12出口之间，第二压缩机14进口与第一换热器17连接，第二压缩机14出口分别与冷凝器11进口、第二换热器18连接，冷凝器11出口与第一储液器12进口连接；第一储液器12中的液态制冷剂经第一膨胀阀13节流降压进入第一换热器17蒸发转化为部分气态制冷剂，这个过程中吸收第一换热器17中的热量，制冷剂经第二压缩机14增压之后部分高温制冷剂进入冷凝器11，经冷凝器11中对部分热量进行散热重新变为液态制冷剂流入第一储液器12中等待下一次循环；同时，另一部分热量能够进入第二换热器18中，与水循环路30进行热量交换。

进一步地，供热循环路10还包括第二气液分离器15，第二气液分离器15设于第一换热器17与第二压缩机14进口之间；通过设置第二气液分离器15将与第一换热器17换热后流出的气液两相制冷剂进行充分分离，并容纳液态的制冷剂，防止液态的制冷剂对第二压缩机14造成液击；从而提高系统的运行效率。

具体地，供热循环路10还包括第一油分离器16，第一油分离器16进口与第二压缩机14出口连接，第一油分离器16出口分别与冷凝器11、第二换热器18连接，因制冷剂经过第二压缩机14时，会带走第二压缩机14内部分的润滑油，润滑油随制冷剂会一起进入冷凝器11和第一换热器17，导致在冷凝器11和第一换热器17的传热壁面上凝成一层油膜，使热阻增大，从而会使冷凝器11和第一换热器17的传热效果降低，影响对制冷循环路20的制冷效果，故设置第一油分离器16将压缩过后的气态的制冷剂中的润滑油分离，以保证制冷剂的制冷效果。

如图1所示，制冷循环路20包括第二储液器21、第二膨胀阀22、低压循环桶25、制冷泵26、冷风机27以及第三压缩机23；第二储液器21进口与第一换热器17连接，第二储液器21出口与低压循环桶25的进液口251连接，第二膨胀阀22串联连接于第二储液器21出口与低压循环桶25的进液口251之间，低压循环桶25出口与制冷泵26进口连接，制冷泵26出口与冷风机27进口连接，冷风机27出口与低压循环桶25的回液口252连接，低压循环桶25的供气口253与第三压缩机23进口连接，第三压缩机23出口与第一换热器17连接；制冷剂从第二储液器21经第二膨胀阀22节流降压后流入低压循环桶25，在通过制冷泵26的作用使低压循环桶25内的制冷剂流至冷风机27，使制冷剂在冷风机27中蒸发吸收外界的热量，从而降低温度，达到降温冷冻的效果；同时低压循环桶25还能起到气液分离与储液的作用。

进一步地，制冷循环路20还包括第二油分离器24，第二油分离器24安装于第三压缩机23出口与第一换热器17之间，通过第二油分离器24将第三压缩机23压缩过后的气态的制冷剂中的润滑油分离，从而保证制冷剂的制冷效果。

在本申请中，制冷循环路20的供液方式为直接膨胀供液，可以减少制冷剂的充注量，降低成本；当然，在其他实施例中，制冷循环路20的供液方式也可以为桶泵供液。

如图1及图2所示，热泵循环路40包括第一气液分离器41、回油电磁阀42、回热器43以及第一压缩机44，第一气液分离器41进口与第三换热器19连接，第一气液分离器41的出油口411与回热器43连接，回油电磁阀42安装于出油口411与回热器43之间，第一气液分离器41内的冷冻油经回热器43换热进入第一压缩机44，因第一气液分离器41下部的制冷剂液体易有冷冻油沉积，通过回油电磁阀42及回热器43的设置可以保证系统回油，提高系统的能效。

在本申请中，热泵循环路40中采用二氧化碳制冷剂进行循环交换热量。

具体地，第一气液分离器41的出气口412直接与回热器43连接，回油电磁阀42与控制器(图未示)连接，当控制器收到第一压缩机44缺油的信号时，控制器能够控制回油电磁阀42打开进行回油，使制冷剂液体与气体一同进入回热器43中，并在回热器43中与高温二氧化碳制冷剂进行热量交换，从而使第一压缩机44中制冷剂吸热温度升高，利于系统进行回油；当第一压缩机44内油位升至正常水平时，控制器控制回油电磁阀42关闭，从而提高系统的使用寿命。

如图1所示，制冷与热泵集成系统100还包括供水管50、出水管51以及第四换热器52，供水管50与出水管51分别与第四换热器52连接，以使外界水流经供水管50与热泵循环路40进行热量交换，通过吸收热量使水流升温，再从出水管51内流出，以满足高温热水的需求。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上所述实施方式的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施方式中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本实用新型要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种制冷与热泵集成系统，其特征在于，包括制冷循环路、供热循环路、水循环路、热泵循环路、第一换热器、第二换热器以及第三换热器；所述制冷循环路与所述供热循环路之间通过所述第一换热器进行热量交换，所述供热循环路能够吸收所述制冷循环路的热量；水循环路与所述供热循环路之间通过所述第二换热器进行热量交换，所述水循环路能够回收所述供热循环路的部分热量；所述热泵循环路与所述水循环路之间通过所述第三换热器进行热量交换，所述热泵循环路能够吸收所述水循环路的热量，并将热量传递给外界水流。

2.根据权利要求1所述的制冷与热泵集成系统，其特征在于，所述供热循环路包括冷凝器，所述第二换热器与所述冷凝器并联连接，所述供热循环路的热量一部分流至所述冷凝器散热，另一部分进入所述第二换热器内与所述水循环路进行热量交换。

3.根据权利要求1所述的制冷与热泵集成系统，其特征在于，所述热泵循环路包括第一气液分离器、回油电磁阀、回热器以及第一压缩机，所述第一气液分离器进口与所述第三换热器连接，所述第一气液分离器出油口与所述回热器连接，所述回油电磁阀安装于所述出油口与所述回热器之间，所述第一气液分离器内的冷冻油经所述回热器换热进入所述第一压缩机。

4.根据权利要求1所述的制冷与热泵集成系统，其特征在于，所述制冷与热泵集成系统还包括供水管、出水管以及第四换热器，所述供水管与所述出水管分别与所述第四换热器连接，以使所述供水管内的水经所述第四换热器与所述热泵循环路进行热量交换。

5.根据权利要求2所述的制冷与热泵集成系统，其特征在于，所述供热循环路包括第一储液器、第一膨胀阀以及第二压缩机，所述第一储液器进口分别与所述冷凝器、所述第二换热器连接，所述第一膨胀阀串联连接于所述第一换热器与所述第一储液器出口之间，所述第二压缩机进口与所述第一换热器连接，所述第二压缩机出口分别与所述冷凝器进口、所述第二换热器连接，所述冷凝器出口与所述第一储液器进口连接。

6.根据权利要求5所述的制冷与热泵集成系统，其特征在于，所述供热循环路还包括第二气液分离器，所述第二气液分离器设于所述第一换热器与所述第二压缩机进口之间。

7.根据权利要求5所述的制冷与热泵集成系统，其特征在于，所述供热循环路还包括第一油分离器，所述第一油分离器进口与所述第二压缩机出口连接，所述第一油分离器出口分别与所述冷凝器、所述第二换热器连接。

8.根据权利要求1所述的制冷与热泵集成系统，其特征在于，所述制冷循环路包括第二储液器、第二膨胀阀以及第三压缩机；所述第二储液器进口与所述第一换热器连接，所述第二膨胀阀串联连接于所述第二储液器出口与所述第三压缩机进口之间，所述第三压缩机出口与所述第一换热器连接。

9.根据权利要求8所述的制冷与热泵集成系统，其特征在于，所述制冷循环路还包括第二油分离器，所述第二油分离器安装于所述第三压缩机出口与所述第一换热器之间。

10.根据权利要求8所述的制冷与热泵集成系统，其特征在于，所述制冷循环路还包括低压循环桶、制冷泵以及冷风机，所述低压循环桶进液口与所述第二储液器出口连接，所述低压循环桶出口与所述制冷泵进口连接，所述制冷泵出口与所述冷风机进口连接，所述冷风机出口与所述低压循环桶回液口连接，所述低压循环桶供气口与所述第三压缩机进口连接。

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